Biologia Molecular II

ÁCIDOS NUCLÊICOS Ácidos Nuclêicos DNA

RNA

Ácido Desoxirribonuclêico

Ácido Ribonuclêico

Fosfato

Cadeias de Nucleotídeos

DNA RNA

Pentose Desoxirribose Ribose

Bases Adenina

Guanina

Citosina

Timina

Adenina

Guanina

Citosina

Uracila

Ribose – RNA

Desoxirribose – DNA Pentose

Púricas: Adenina

Guanina

Pirimídicas: Citosina

Timina

Uracila

Base Nitrogenada

5’

3’

1

2 3

4

5

1

2 3

4

5

1

2 3

4

5

1

2 3

4

5

A ligação

fosfodiéster

une os

nucleotídeos

Síntese dos Ácidos Nuclêicos

Esqueleto açúcar-fosfato

Seqüência de bases:

• é variável

• determina as características

• é única

• é herdável

DNA

A T G G G C C T A A A T T C

As bases se pareiam por pontes de hidrogênio

A T

C G T A C C C G G A T T T A A G

5’ 3’

3’ 5’

Se para cada base A há uma T e para

cada base C há uma G, temos:

%A = % T

e % C = %G

O que faz o DNA ser uma dupla

cadeia, formada por duas metades

complementares e antiparalelas.

DNA

Dupla - Hélice

DNA

Desnaturação de DNA

3.4.1. Propriedades do DNA

A) Replicação

•Só ocorre antes da divisão

celular

•Envolve todo o DNA

DNA’s iguais

Etapas

A.1) abertura da hélice

• aos poucos

• iniciando na origem de

replicação

• feita pela enzima

helicase

origem de replicação

abertura da

hélice

A.2) formação de um

primer de RNA

• RNA primase

A.3) ação da DNA

polimerase

• produz DNA

• edição

DNA pol

A T T C T A G G A T

T A A G A T C C T A

T A G G T C C A T A T C G A

A T C C A G G T A T A G C T

A T C C A G G T A T A G C T

T A G G T C C A T A T C G A

Edição: correção de erros, minimizando a taxa de mutações

A replicação é um processo semi-conservativo

1ª Divisão celular

2ª Divisão celular

• A DNA pol não consegue iniciar

uma nova fita a partir do nada.

• Para isso precisa de uma

extremidade –OH 3’livre RNA

primase insere um primer de RNA.

Paradoxos da replicação

• Se ambas as fitas servem de molde para a replicação, a síntese de uma

das cadeias complementares ocorre no sentido 5’ 3’, ok!!

• E a outra, como ocorre se a DNA pol so atua no sentido 5’ 3’? Inserção

de vários primers e formação dos fragmentos de Okazaki: Fita leading

(contínua) e fita lagging (descontínua).

Paradoxos da replicação

síntese semidescontínua ou assimétrica

Fita leading x Fita lagging

• Fita contínua

• Sintetizada na

mesma direção do

complexo de

replicação

• Utiliza apenas um

Primer

• Fita descontínua

• Sintetizada na

direção oposta ao

complexo

• Sintetizada a partir

de fragmentos de

Okazaki

• Utiliza um primer

por fragmento

B) Transcrição

Tipos de RNA

I RNA Mensageiro (RNAm): seqüência de bases que codifica

proteína. Único RNA traduzido.

II RNA Ribossomal (RNAr): faz parte da estrutura do ribossomo.

III RNA Transportador (RNAt): Transporta os aminoácidos até o local

da síntese protêica.

B) Transcrição

Produção de uma molécula de

RNA a partir de um trecho do DNA

DNA

RNA

Ao contrário da replicação, a

transcrição envolve certos trechos

do DNA, os genes, e ocorre durante

a vida normal da célula.

A transcrição é o primeiro passo da

expressão gênica!!

Etapas

B.1) abertura da hélice

• No gene a ser

transcrito

• feita por enzimas

B.2) ação da RNA

polimerase

• lê apenas uma fita do

DNA, a fita ativa

RNA pol

RNA

Sua ação começa

no TATA Box

promotor gene a ser transcrito

RNA pol

TATATA

vai se ligar ao promotor

promotor gene a ser transcrito

TATATA

mas só vai começar a transcrição mais à frente

promotor gene a ser transcrito

TATATA

RNA

Fator de transcrição

A T T C T A G G A T

T A A G A T C G T A

T A G G T C C A T A T C G G

A T C C A G G T A T A G C C

A U C C A G G U A U A G C C

Células Geneticamente iguais, com características diferentes;

Resultado de expressão gênica diferenciada.

genes no DNA

gene de albumina gene de queratina

RNA

albumina

célula do fígado

não se expressa

no fígado,

somente na pele

C) Tradução Produção de proteína a partir do RNAm

O Código Genético

segunda posição na trinca

A G T C

prim

eira

po

siç

ão

na

trinc

a

A

fenilalanina

fenilalanina

leucina

Leucina

AAA

AAG

AAT

AAC

serina

serina

serina

serina

AGA

AGG

AGT

AGC

tirosina

tirosina

FIM

FIM

ATA

ATG

ATT

ATC

cisteína

cisteína

FIM

triptofano

ACA

ACG

ACT

ACC

A

G

T

C terc

eira

po

siç

ão

na

trinc

a

G

leucina

leucina

leucina

leucina

GAA

GAG

GAT

GAC

prolina

prolina

prolina

prolina

GGA

GGG

GGT

GGC

histidina

histidina

glutamina

glutamina

GTA

GTG

GTT

GTC

arginina

arginina

arginina

arginina

GCA

GCG

GCT

GCC

A

G

T

C

T

isoleucina

isoleucina

isoleucina

METIONINA

TAA

TAG

TAT

TAC

treonina

treonina

treonina

treonina

TGA

TGG

TGT

TGC

aspargina

aspargina

lisina

lisina

TTA

TTG

TTT

TTC

serina

serina

arginina

arginina

TCA

TCG

TCT

TCC

A

G

T

C

C

valina

valina

valina

valina

CAA

CAG

CAT

CAC

alanina

alanina

alanina

alanina

CGA

CGG

CGT

CGC

aspartato

aspartato

glutamato

glutamato

CTA

CTG

CTT

CTC

glicina

glicina

glicina

glicina

CCA

CCG

CCT

CCC

A

G

T

C

a) Cada 3 nucleotídeos (códon) determinam um aminoácido:

AAG – CTT – CGG – GAA – CTA

UUC – GAA – GCC – CUU – GAU

Phe – Gli – Ala – Leu – Asp

Cada trinca de bases nitrogenadas representa 1 códon

b) É Repetitivo ou Degenerado

Códons de DNA que codificam o mesmo aminoácido

GCA GCG GCT GCC

Arginina

Propriedades do Código Genético

c) Possui códons sem sentido que não são traduzidos.

UAA, UAG, UGA

OBS: O códon de início no RNAm é o AUG e é sempre traduzido.

d) É universal

-Traduzido da mesma forma em todos os seres vivos.

UAC

UUU

CCA

GCA

ribossomo

RNAt

núcleo

Os três tipos de RNA são produzidos da mesma forma, porém a

partir de genes diferentes e também seguirão destinos

metabólicos diferentes.

Síntese Protêica – Tradução

Síntese Protêica – Tradução

1. O ribossomo se une à molécula de RNAm

RNAm

ribossomo A seqüência de Shine-Delgarno no

RNAm determina o correto

posicionamento do ribossomo.

2. Os RNA’s transportadores se unem aos aminoácidos de modo

específico:

Anticodon: trinca de bases no RNAt

UAC

UUU

CCA

GCA

RNAt

+ aminoácidos

UAC CCA

GCA

UUU

AAA

AUG GGU CCA GGA CCG

UAA CCG

UAC

3. A síntese se inicia apenas no codon AUG

com a colocação do RNAt que traz o

aminoácido metionina.

AAA

AUG GGU CCA GGA CCG

UAA CCG

UAC

UUU

CCA

GCA

anticodon

ribossomo

+ aminoácidos

UAC CCA

GCA UUU

núcleo

RNA mensageiro

RNA ribossômico

RNA transportador

CCA

AUG

AAA

AUG

GGU CCA

GCA

CCG

UAA CGG

UAC CCA

AAA

GGU CCA GCA CCG

UAA CGG

UAC

4. Em seguida, o ribossomo

coloca o segundo RNAt

5. O ribossomo transfere a metionina e

faz a ligação com o segundo

aminoácido. O primeiro RNAt, vazio, é

descartado.

6. O ribossomo coloca cada RNAt

de acordo com o códon do RNAm.

7. Ao atingir um dos códons de fim (UAA,

UAG e UGA, o ribossomo se separa do

RNAm, dos RNAt e da Cadeia polipeptídica.

AAA

AUG GGU CCA GGA CCG

UAA CCG

CCA

AAA

AUG GGU CCA GGA CCG

UAA CCG

CCA

Cadeia Polipeptídica

Cadeia Polipeptídica

AAGCCACCCAUGGAGCACAAAUUUUAAUGGGAC

INÍCIO

Met

Os codons que precedem o codon de início e que sucedem o de

fim não são traduzidos.

Glu Hys Lys Phe

Um RNA m pode ser

lido

simultaneamente por

vários ribossomos,

formando o

POLISSOMO. Depois de

traduzido o

RNAm é

degradado!!!!

Éxons e Íntrons

DNA

RNAm (imaturo)

remoção de íntrons (splicing)

RNAm (maduro)

apenas com éxons DNA eucarionte x DNA procarionte

• Uso do RNAm para estudo do genoma dos eucariontes

Mutação

Porque adições ou deleções são mais graves do que substituições???

Operon Lac – controle da expressão gênica

Existem quatro categorias de genes...

• Regulador (I)

• Promotor (P)

• Operador (O)

• Estruturais (Lac Z, Lac Y e Lac A)

Vitamina Fontes Papéis Metabólicos Distúrbios

Hidrossolúveis

B1 (tiamina)

Carnes, fígado, cereais

integrais, legumes

Coenzima da respiração

celular

Beribéri (deficiência

cardíaca, neurite)

B2 (riboflavina) Amplamente distribuída na

dieta

Componente do FAD e de

outras coenzimas do

metabolismo energético

Lesões de epitélios

B3 (niacina ou ácido

nicotínico)

Fígado, carnes, cereais

integrais, legumes

Componentes do NAD e do

NADP

Pelagra (diarréia crônica,

dermatite e alterações

neurológicas)

B5 (ácido pantotênico) Carne, leite e derivados.

Verduras e cereais integrais

Componente da

Coenzima A Anemia, fadiga, dormência

B6 (piridoxina) Carnes, cereais integrais,

verduras, fígado

Coenzima do metabolismo

dos aminoácidos

Alterações neurológicas,

dermatite, fraqueza

muscular, cálculos renais

B8 (biotina) Carnes, legumes e

bactérias da flora intestinal

Atua como coenzima em

processos energéticos e na

produção de ácidos graxos

Inflamações da pele e

distúrbios neuro-musculares

B9 (ácido fólico)

Vegetais verdes, frutas,

cereais integrais e bactérias

da flora intestinal

Participa da síntese de

bases nitrogenadas

Anemia perniciosa,

esterilidade masculina,

espinha bífida

B12 (cianocobalamina) Fígado, carnes, ovos, leite e

derivados

Coenzima do metabolismo

dos ácidos nuclêicos,

divisão celular

Anemia perniciosa,

alterações neurológicas

C (ácido ascórbico) Frutas cítricas, acerola, kiwi,

tomate, folhas verdes

Importante para a

manutenção da matriz

intercelular

Escorbuto (lesões da pele,

sangramento nasal e

gengival, lesões nas

articulações

Béribéri

Escorbuto

Vitamina Fontes Papéis Metabólicos Distúrbios

Lipossolúveis

A (retinol)

Ovo, leite e

derivados,

provitamina

(caroteno) de

vegetais amarelos e

vermelhos

Componente de

pigmentos visuais,

manutenção da

integridade dos

epitélios

Cegueira noturna,

espessamento da

córnea, lesões de

pele

D (calciferol)

geralmente é

encontrada na forma

de um precursor

Ovo, cereais, leite e

derivados

Participa da

mineralização dos

ossos, facilita a

absorção do cálcio

dos alimentos

Raquitismo

(descalcificação e

deformidades

ósseas)

E (tocoferol)

Sementes

oleaginosas, folhas

verdes

Antioxidante, previne

lesões das

membranas celulares

Anemia

(questionável),

esterilidade (em

roedores, apenas)

K (naftoquinona)

Folhas verdes,

cereais e carnes,

síntese pelas

bactérias da flora

intestinal (principal

fonte no adulto)

Produção de fatores

da coagulação pelo

fígado

Hemorragias graves,

sangramentos

internos.

Pelagra

Xeroftalmia – Mancha de Bitot

Raquitismo